2016 Fiscal Year Research-status Report

カビ臭産出関連遺伝子の分析を用いた次世代型貯水池カビ臭対策技術の開発

Research Project

Project/Area Number	15K14038
Research Institution	Saitama University
Principal Investigator	浅枝隆埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40134332)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山口雅利埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (20373376)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	貯水池異臭味障害 / 2MIB / シアノバクテリア / カビ臭 / 貯水池水質管理 / 干し上げ対策 / 曝気循環 / 渡良瀬貯水池
Outline of Annual Research Achievements	H28年度は、昨年度の実績を踏まえ、栄養塩濃度（TP及びTM）がジメチルイソボルネオール（2MIB ）生成に与える影響について調べた。初めに、基本的特性の把握のために、Pseudoanabaena galeata株を購入した国立環境研究所の指示に従って、TP濃度6mg/L~150mg/L、NP比3及び30という、極めて高いTP及びTN濃度で影響を調べた。光学細胞密度OD730を4日程度の間隔で測定し、いずれの条件の場合にもほぼ同様の増殖特性を示したことを確かめた後、26日経過した後、細胞内及び細胞外の2MIB濃度、16srRNAに対するMIBS遺伝子の割合から求められる発現量の相対値、クロロフィル濃度等を測定した。その結果、前回の結果と同様、MIBS遺伝子発現頻度と細胞中の2MIB濃度との間には高い相関がみられ、MIBS遺伝子発現頻度と2MIB濃度との間には高い相関が得られ、ほぼ一対一対応が可能になった。一方、クロロフィルa濃度と2MIB濃度との間には、窒素制限（NP比＝3）で培養したものでは、高い相関がみられたものの、リン制限（NP比=30）で培養したものでは、相関がみられなかった。また、全2MIB中の細胞内2MIB濃度の比でみると、クロロフィルaの増加と共に減少する結果が得られた。以上のことから、2MIB算出にあたっては、窒素が大きく関与していること、クロロフィルの関与する光合成とは負の相関があることが示唆される結果となった。次に、実際の貯水池等でみられる栄養塩濃度の影響を調べるために、NP比は上記と同じ3と30に固定し、TP濃度を0.1～1.0に変化させて実験を行った。いずれの条件においても概ね、十分な増殖が得られ、上記と同様な分析を行った。分析結果の解析を実施中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason シアノバクテリアによるカビ臭発生においては、水中の栄養塩濃度が大きく関与していることが考えられている。今回、そうした知見から、栄養塩濃度による影響把握を行った。今回の知見では、窒素制限下においては、窒素濃度の増加と共に2MIB生成能が高まり、2MIB生成量に正の影響があることが得られた。一方で、リン制限下で、リン濃度の影響は得られなかった。今回の実験は、まだ、基本的特性を得る段階にとどまっているものの、窒素濃度量が影響することが示唆される。また、重要なこととして、実際に2MIB量を測定しなくても、MIBS遺伝子の相対発現頻度でこうした傾向が得られることが明らかになった。さて、初年度の結果では、アオコ対策として、曝気循環が2MIB発生に与える影響を調べた。ここでは、曝気循環で暗所に導入された直後は2MIBを産出するものの、時間の経過とともにその量が減少することが得られている。この場合においても、MIBS遺伝子の発現頻度でほぼ影響が把握できることが得られている。こうした結果を合わせると、本研究課題の目的であった、遺伝子によるモニタリングが極めて有効に利用できることが示されたといえる。また、本解析結果から、昨年度、本年度の課題として挙げた2MIBの産出はストレスが高い場合に高くなるのか、低い場合に高くなるのかという点では、ストレスが低い産出量が増加することが予想される結果となった。対策を考える上では重要な結果といえる。
Strategy for Future Research Activity	本研究の目的は、カビ臭を産出するのに必要な遺伝子の発現頻度を利用して、2MIBの発生条件を解明、対策につなげることであった。これまでの研究から、2MIBの算出に関しては窒素濃度と共に産出量が増加することが明らかになった。栄養塩濃度が支配的因子と予想されることから、極めて重要な視点である。しかしながら、現在までのところ、栄養塩濃度に関しての理解は、極めて理想的な条件下での結果からのものにとどまっている。実際の貯水池内で生ずる現象に適用するには、実際のものと同じ条件下での研究を進める必要がある。次年度はこうした点を鑑み、まずは、通常の貯水池でみられる栄養塩濃度で行った実験結果を様々な側面から分析を行うことにする。また、必要に応じて、光条件など、栄養塩濃度の他に別の条件も付加することで、栄養塩条件による効果をより鮮明にしておくことを考える。また、2MIBの発生対策を考える上では、ストレス条件との関係は極めて重要である。これまでの結果を総合すると、ストレス条件の低い時に2MIBが発生されると考えられる結果になっている。しかし、更に十分な結論を得るために、様々な環境ストレスに対して実験を行う。また、ストレス指標として酸化ストレス等、より一般的に扱える指標を開発する。これらの結果を合わせることで、2MIBの発生に関する環境ストレスとの関係を明らかにしていく。最近の現場からの要望は、2MIBの発生量の予測モデルの作成にある。シアノバクテリアの種類等の予測も不可能な現状では、ち密なモデルの作成は不可能であるが、支配的な環境要因・ストレスの下での定量的な概略の予測のモデル化を考えることにする。